功率计在骑行圈内逐渐被很多骑友认可，无论是职业车手，亦或者假日车手，基本上每台车上都装有一个功率计，因此功率计成为了必不可少的工具。

剖析功率计流行的原因，主要是因为功率计不仅能评估目前车手的状态，可以使车手跟进自己的训练进度，并且将进度转化为数据，通过软件分析后，再次帮助车手了解自身训练情况，做到可以时刻改变训练强度，还可为用户提供有关其性能水平的即时反馈，并通过码表显示出来相关的数据。

目前市面上功率计主要有盘爪功率计，曲柄功率计，花鼓功率计，气门功率计，轴心功率计，锁踏功率计以及少有的风阻功率计。本篇文章将带你详细地认识功率计的结构与工作原理。

功率计的精准度主要影响因素有三个，精度，温度变化以及成本。一个精度较高的功率计，应该只考虑主轴z轴实际功率输出的扭矩，但在实际的情况中，当骑手在骑车时，对踏板施加力的作用，不仅z轴会有扭矩产生，x轴和y轴也会产生扭矩。因此，消除这些额外产生的力矩和扭矩也就成为了一项挑战。

应变片结构

在工业上，有一种专门测量扭矩的工具，它叫应变片。应变计是一种非常灵敏的传感器，应变片尺寸非常小，为了精确测量扭矩，需要严格按照公差要求定位，并且焊接小型电池也是一项艰巨的任务，在焊点处需要非常小心，因为不正确的焊接都会损坏应变片。

应变片的结构如上图所示，由上到下为覆膜，应变片金属敏感栅，应变片绝缘基底，覆膜，金属弹性体。由此可以得出，应变片中包含了多种不同的材料，因此其膨胀系数也各不相同，当温度发生改变时，附在金属弹性体上的应变片，会被拉伸或者压缩，产生额外的应力，导致敏感栅阻值发生变化。并且，每片应变片贴在金属弹性体的胶水厚度也会存在着差异，因此每片应变片都存在一定的差异。

热膨胀系数

如果温度变化， 惠斯通 1/4 桥电路单独连接的应变片将显示输出信号。这个信号被称为“表观应变”或“热输出”，并且独立于测试对象上的机械负载。但是，可以将应变片调整为特定材料的热膨胀系数，使得在温度变化的情况下输出信号非常小。 这种应变计被称为“温度响应匹配”或“自补偿”应变片。为了匹配温度响应，必须根据测试材料的热膨胀系数α来选择应变片。

应变片的几何规格

为了提供更准确可靠的扭矩测量，应变片可以采用不同的几何规格，因此应用的范围和方向也不同。

1/4惠斯通电桥电路

惠斯通电桥可以用两种方式测量电阻，一种是通过与已知电阻比较来确定电阻绝对值测量，另一种是测定电阻的相对变化。一般来说，后一种方法用于适用于功率计。它可以测定应变片电阻的相对变化，通常精度可达到 10-4 - 10-2 Ω。惠斯通电桥有助于消除弯曲载荷，但是，它们可能不足以消除来自不同方向的不必要的全部力和弯矩。

从左到右：应变片的分布及接线，及平均电压读数，用于在校准前装载和卸载测试砝码。

校准后通过计算机得出的平均扭矩输出。

为了准确地知道功率输出，第一步便是精确测量Z轴施加的扭矩，而车手踩下踏板所施加的实际扭矩可被分成x，y，z轴方向上的扭矩和转矩，并不能直接转换成功率数值，显示在码表上。而当应变片贴在曲柄与盘片连接的爪盘上时，然后选择使用全桥模式，这样的排布只输出踩踏时的扭矩，因此转换成的数值可被认为实际功率输出。

此外，应变片具有十个指状物，五指连接到盘片，其余五个手指连接到曲柄，这也是因为应变片考虑了牙盘系统中的作用力与反作用力，然后从两侧进行测量，并取平均值，从而提高精度，全桥模式下的应变片还可用于温差补偿，降低了功率计的成本。

转载自：野途网